动态范围控制
动态范围控制是信号动态范围的自适应调整。信号的动态范围是用分贝表示的最大信号振幅与最小信号振幅的对数比。
你可以使用动态范围控制来:
将音频信号级别与其环境匹配
防止AD转换器过载
优化信息
抑制低噪音
动态范围控制类型包括:
动态范围压缩器——衰减穿过给定阈值的响亮声音的音量。它们常用于录音系统,以保护硬件和提高整体音量。
动态范围限制器—一种压缩机,使砖墙的声音高于给定的阈值。
动态范围扩展器——将安静声音的音量衰减到给定的阈值以下。它们通常用来使安静的声音变得更安静。
噪声门——一种膨胀器,使砖墙的声音低于给定的阈值。
控件实现动态范围控制系统压缩机,扩张器,限幅器,noiseGateAudio Toolbox™中的系统对象。本教程还提供了动态范围限制系统各个阶段动态范围限制的示例。
该图描述了一个通用的动态范围控制系统。
在动态范围控制系统中,增益信号在侧链中计算,然后应用于输入音频信号。侧链包括:
线性到dB转换:<年代pan class="inlineequation">
增益计算,将dB信号通过静态特征方程,然后取差值:<年代pan class="inlineequation">
增益平滑时间:<年代pan class="inlineequation">
补充增益(仅适用于压缩机和限制器):<年代pan class="inlineequation">
dB到线性转换:<年代pan class="inlineequation">
将计算得到的增益信号应用于原始音频信号:<年代pan class="inlineequation">
线性到dB转换
用于动态范围控制的增益信号在所有动态范围控制器的dB尺度上处理。没有dB输出的参考;这是一个直接的转换:<年代pan class="inlineequation">
.您可能需要将动态范围控制系统的输出调整到您的系统的范围。
获得计算机
增益计算机为动态范围控制提供了增益信号的第一个粗略估计。增益计算机的主成分是静态特性。每种类型的动态范围控制都有不同的静态特性,具有不同的可调属性:
阈值所有静态特征都有一个阈值。在阈值的一边,输入是不加修改的输出。在阈值的另一侧,应用了压缩、膨胀、砖墙限制或砖墙门控。
比—膨胀器和压缩机使您能够调整静态特性的输入输出比高于或低于给定的阈值。
KneeWidth膨胀器、压缩器和限制器使您能够调整静态特性的膝宽。静态特征的膝盖位于阈值中心。膝盖宽度的增加创造了在阈值周围更平滑的过渡。膝宽为零不能提供平滑,被称为艰难的膝盖.膝盖宽度大于0被称为A柔软的膝盖.
在这些静态特征图中,膨胀器、限制器和压缩机的膝宽均为10 dB。
获得平滑
所有动态范围控制器提供增益平滑随时间的变化。增益平滑减少了应用增益的急剧跳跃,这可能导致伪影和非自然的声音。你可以将增益平滑概念化为增益信号的阻抗相加。
的扩张器而且noiseGate物体具有相同的平滑方程,因为噪声门是一种扩展器。的限幅器而且压缩机物体具有相同的平滑方程,因为限位器是一种压缩器。
增益平滑的类型由攻击时间、释放时间和保持时间系数的组合指定。攻击时间和释放时间对应于增益信号从其最终值的10%到90%所需的时间。保持时间是增益应用之前的延迟时间。参见单个动态范围控制器的算法页面获得更详细的解释。
平滑方程
扩张器而且noiseGate
α<年代ub>一个 而且α<年代ub>R由采样速率和指定的攻击和释放时间决定:
k是样本中指定的保持时间。
C<年代ub>一个 而且C<年代ub>R分别为攻击和释放的保持计数器。
压缩机而且限幅器
α<年代ub>一个 而且α<年代ub>R由采样速率和指定的攻击和释放时间决定:
获得平滑的例子
研究一个两步输入信号动态范围压缩的小例子。在本例中,压缩机的阈值为-10 dB、压缩比为5和硬膝。
展示了增益平滑的几种变化。在顶部,针对不同的攻击时间值显示了平滑的增益曲线,释放时间设置为0秒。在中间,释放时间是变化的,攻击时间保持不变,为0秒。在底部,攻击和释放时间都由非零值指定。
化妆获得
补足增益适用于压缩器和限制器,其中信号的较高dB部分被衰减或砖墙化。dB的降低可以显著降低总信号功率。在这种情况下,在增益平滑后再加补增益以增加信号功率。在“音频工具箱”中,您可以指定一组补偿增益或将补偿增益模式指定为“汽车”.
的“汽车”补偿增益确保0 dB输入导致0 dB输出。例如,假设具有软膝的压缩机的静态特性:
T是阈值,W是膝盖的宽度,和R为压缩比。计算得到的自动补偿增益为静态特性方程在0 dB处的负值:
dB到线性转换
一旦增益信号在dB中确定,它就被转移到线性域:<年代pan class="inlineequation">
.
应用计算获得
动态控制系统的最后一步是将计算得到的增益在线性域内相乘。
示例:动态范围限制器
本例中描述的音频信号是鼓声音轨的0.5秒间隔。限位器的特性是:
阈值= -15 dB
膝宽= 0(硬膝)
攻击时间= 0.004秒
释放时间= 0.1秒
补增益= 1 dB
创建一个限幅器系统对象™具有这些属性,在MATLAB<年代up>®命令提示符中,输入:
dRL =限制器(<年代pan style="color:#A020F0">“阈值”, -15,<年代pan style="color:#0000FF">...“KneeWidth”0,<年代pan style="color:#0000FF">...“AttackTime”, 0.004,<年代pan style="color:#0000FF">...“ReleaseTime”, 0.1,<年代pan style="color:#0000FF">...“MakeUpGainMode”,<年代pan style="color:#A020F0">“属性”,<年代pan style="color:#0000FF">...“MakeUpGain”1);
这个例子提供了动态范围限制器系统各个阶段的可视化演练。
线性到dB转换
输入信号被一个元素一个元素地转换为dB尺度。
获得计算机
静态特性砖墙将dB信号限制在- 15db。为了确定导致这个极限的dB增益,增益计算机从静态特性处理的dB信号中减去原始dB信号。
获得平滑
当应用增益突然增加时,相对较短的攻击时间规格会导致陡峭的曲线。相对较长的释放时间导致应用增益逐渐减小。
化妆获得
假设有一个1 dB补增益值的限位器。补充增益被添加到平滑增益信号中。
dB到线性转换
以dB为单位的增益被转换成一个线性比例的元素。
应用计算获得
原始信号乘以线性增益。
参考文献
[1] Zolzer,土当归。“动态范围控制。”数字音频信号处理.第2版,奇切斯特,英国:威利出版社,2008年。
Giannoulis, Dimitrios, Michael Massberg和Joshua D. Reiss。数字动态范围压缩机设计——教程与分析。音频工程学会杂志.2012年第6期第60卷第399-408页。
另请参阅
压缩机 |<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">扩张器 |<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">限幅器 |<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">噪声门 |<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">压缩机
|<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">扩张器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">限幅器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">noiseGate
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增益计算,将dB信号通过静态特征方程,然后取差值:<年代pan class="inlineequation">
增益平滑时间:<年代pan class="inlineequation">
补充增益(仅适用于压缩机和限制器):<年代pan class="inlineequation">
dB到线性转换:<年代pan class="inlineequation">
将计算得到的增益信号应用于原始音频信号:<年代pan class="inlineequation">
用于动态范围控制的增益信号在所有动态范围控制器的dB尺度上处理。没有dB输出的参考;这是一个直接的转换:<年代pan class="inlineequation">
.您可能需要将动态范围控制系统的输出调整到您的系统的范围。 增益计算机为动态范围控制提供了增益信号的第一个粗略估计。增益计算机的主成分是静态特性。每种类型的动态范围控制都有不同的静态特性,具有不同的可调属性: 在这些静态特征图中,膨胀器、限制器和压缩机的膝宽均为10 dB。 所有动态范围控制器提供增益平滑随时间的变化。增益平滑减少了应用增益的急剧跳跃,这可能导致伪影和非自然的声音。你可以将增益平滑概念化为增益信号的阻抗相加。 的 增益平滑的类型由攻击时间、释放时间和保持时间系数的组合指定。攻击时间和释放时间对应于增益信号从其最终值的10%到90%所需的时间。保持时间是增益应用之前的延迟时间。参见单个动态范围控制器的算法页面获得更详细的解释。
α<年代ub>一个
k C<年代ub>一个
α<年代ub>一个
研究一个两步输入信号动态范围压缩的小例子。在本例中,压缩机的阈值为-10 dB、压缩比为5和硬膝。 展示了增益平滑的几种变化。在顶部,针对不同的攻击时间值显示了平滑的增益曲线,释放时间设置为0秒。在中间,释放时间是变化的,攻击时间保持不变,为0秒。在底部,攻击和释放时间都由非零值指定。 补足增益适用于压缩器和限制器,其中信号的较高dB部分被衰减或砖墙化。dB的降低可以显著降低总信号功率。在这种情况下,在增益平滑后再加补增益以增加信号功率。在“音频工具箱”中,您可以指定一组补偿增益或将补偿增益模式指定为 的
T
一旦增益信号在dB中确定,它就被转移到线性域:<年代pan class="inlineequation">
. 动态控制系统的最后一步是将计算得到的增益在线性域内相乘。 本例中描述的音频信号是鼓声音轨的0.5秒间隔。限位器的特性是: 阈值= -15 dB 膝宽= 0(硬膝) 攻击时间= 0.004秒 释放时间= 0.1秒 补增益= 1 dB 创建一个 这个例子提供了动态范围限制器系统各个阶段的可视化演练。 输入信号被一个元素一个元素地转换为dB尺度。 静态特性砖墙将dB信号限制在- 15db。为了确定导致这个极限的dB增益,增益计算机从静态特性处理的dB信号中减去原始dB信号。 当应用增益突然增加时,相对较短的攻击时间规格会导致陡峭的曲线。相对较长的释放时间导致应用增益逐渐减小。 假设有一个1 dB补增益值的限位器。补充增益被添加到平滑增益信号中。 以dB为单位的增益被转换成一个线性比例的元素。 原始信号乘以线性增益。 [1] Zolzer,土当归。“动态范围控制。” Giannoulis, Dimitrios, Michael Massberg和Joshua D. Reiss。数字动态范围压缩机设计——教程与分析。 压缩机
压缩机
扩张器
限幅器
noiseGate
线性到dB转换
获得计算机
阈值
比
KneeWidth
获得平滑
平滑方程
扩张器
压缩机
获得平滑的例子
化妆获得
dB到线性转换
应用计算获得
示例:动态范围限制器
dRL =限制器(<年代pan style="color:#A020F0">“阈值”
线性到dB转换
获得计算机
获得平滑
化妆获得
dB到线性转换
应用计算获得
参考文献
另请参阅
压缩机
|<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">扩张器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">限幅器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.ru-cchi.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">noiseGate
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